Расчет температурного поля для условия ручной дуговой сварки стали 40Х, δ-15мм
Автор: t0u.1 • Февраль 2, 2026 • Контрольная работа • 1,336 Слов (6 Страниц) • 13 Просмотры
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова
Институт судостроения и морской арктической техники (Севмашвтуз)
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
По дисциплине _____Теория сварочных процессов__________________________________
_____________________________________________________________________________
на тему: «Расчет температурного поля для условия ручной дуговой сварки стали 40Х, δ-15мм»
Вариант № 19
Выполнил обучающийся:
Направление подготовки: 15.03.01 Машиностроение
Курс:
Группа:
Руководитель: Минеева Татьяна Алексеевна
Отметка о зачете _______________________ __________________________
(отметка прописью) (дата)
Руководитель ___________________________ Т.А. Минеева
(подпись руководителя)
Северодвинск 2025
ЛИСТ ДЛЯ ЗАМЕЧАНИЙ
СОДЕРЖАНИЕ
1 Расчет параметров режима дуговой сварки 4
2 Расчет распределения температур вдоль оси шва и на некотором отдалении от нее 5
3 Расчетные значения температур заданных точек при у 10
4 Расчетные значения температур заданных точек при х 12
Заключение 15
Список используемых источников 16
расчет параметров режима дуговой сварки
Для заданной толщины свариваемого металла 15 мм выбираем электроды диаметром 6 мм.
Силу сварочного тока определяют по формуле:
(1)[pic 1]
[pic 2]
Полученное значение имеет разброс ±10%. Округление получаем:
Iсв= 160…190 А
Напряжение на дуге рассчитывается по формуле:
(2)[pic 3]
[pic 4]
Полученное значение имеет разброс ±10%. Округление получаем:
Uд= 14.4 В
Еще одним параметром сварки является скорость сварки. Для ручной сварки принимаем скорость v_св = 4 мм/с = 0.004 м/с = 14.4 м/ч.
Расчет распределения температур вдоль оси шва и на некотором отдалении от нее
Уравнение предельного состояния процесса распространения тепла, отнесенное к подвижной системе координат имеет вид:
(3)[pic 5]
[pic 6]
- T(x,y) – температура в точке с координатами (x,y)
- T0 – начальная температура (примем 20 °C)
- q_эф = η * I_св * U_д – эффективная мощность источника тепла, Вт
- η – коэффициент полезного использования тепла дуги (КПД), для ручной дуговой сварки примем 0.7
- I_св – сварочный ток, А
- U_д – напряжение дуги, В
- λ – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м°C), для стали 35ХГСА примем 38 Вт/(м°C)
- δ – толщина пластины, м (8 мм = 0.008 м)
- v_св – скорость сварки, м/с
- a = λ / (ρ*c) – коэффициент температуропроводности, м²/с
- ρ – плотность материала, кг/м³, для стали 35ХГСА примем 7850 кг/м³
- c – удельная теплоемкость материала, Дж/(кг°C), для стали 35ХГСА примем 475 Дж/(кг°C)
- K0(U) – модифицированная функция Бесселя второго рода нулевого порядка
- U = r * sqrt((v_св / (2a))^2 + (2h) / (λ*δ))
- r = sqrt(x² + y²) – расстояние от точки до источника тепла, м
- h – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м²°C), примем значение 20 Вт/(м²°C)
Вычислим необходимые параметры:
- q_эф = 0.7 * 170 А * 25 В = 2975 Вт
- a = 38 Вт/(м*°C) / (7850 кг/м³ * 475 Дж/(кг*°C)) = 1.02 * 10^-5 м²/с
- b=2h/(λδ) = 220/(380.008) = 131.58
Рассчитаем значения U для дальнейших расчетов:
U=r∙√((v_св/(2a))^2+b) U=r√((0.004/(2*0.0000102))^2+131.58) U = r * 202.54
- Расчетные значения температур заданных точек при различных y
Произведем расчет температур для различных значений y, при x = -12,-6,-4,-2,-1,0,0.5,1,1.5 Ввиду большого объема вычислений, приведем пример расчета температуры в одной точке и сведем результаты в таблицы.
Если U<10, то значение функции Бесселя можно взять из таблицы, если U>10, то значение функции Бесселя можно приближенно вычислить по формуле:
...